Прозрачное деревянное «умное» окно блокирует 100% УФ-излучения без использования электричества
Ученые из Южной Кореи создали «умное» окно на основе дерева, которое регулирует освещенность, блокирует ультрафиолетовое излучение и улучшает теплоизоляцию, не потребляя при этом электроэнергии. Этот инновационный материал, разработанный исследователями из Национального университета Ханбат и Национального университета Конджу, представляет собой пассивную систему, автоматически реагирующую на изменения температуры.
Новое окно изготовлено из прозрачного композита на основе древесины бальсового дерева, модифицированной и объединенной с полимер-дисперсными жидкими кристаллами, которые управляют прозрачностью и теплопередачей. В лабораторных условиях материал продемонстрировал способность переходить из матового состояния в прозрачное при нагревании. При комнатной температуре окно пропускает около 28% видимого света, а при 40 градусах Цельсия этот показатель возрастает до примерно 78% на длине волны 550 нанометров. Такая термореактивная регулировка позволяет естественным образом управлять дневным светом, уменьшая блики и перегрев, но улучшая внутреннее освещение, когда это необходимо.
Ключевым преимуществом разработки является почти стопроцентная блокировка вредного УФ-излучения типа А, что защищает как кожу людей, так и предметы интерьера. Этот эффект достигается благодаря особой молекулярной организации, известной как J-агрегация.
Теплоизоляционные свойства материала также превосходят традиционное стекло. Коэффициент теплопроводности деревянного композита составляет 0,197 Вт·м⁻¹·K⁻¹, что почти в пять раз ниже, чем у стекла. Как пояснил доктор Джин Ким из университета Ханбат, это значительно замедляет теплопотери или нагрев зданий, снижая затраты на отопление и кондиционирование.
Кроме того, при более низких температурах материал остается светорассеивающим, что обеспечивает приватность в темное время суток, когда в помещении включен свет. Исследователи видят потенциал применения своей разработки не только в жилых и коммерческих зданиях, но и в сельском хозяйстве — для создания «умных» теплиц, автоматически регулирующих солнечный свет, а также в здравоохранении — в качестве гибкого кожного пластыря, который становится прозрачным при температуре тела выше 38 °C, визуально сигнализируя о повышенной температуре без использования батарей или электроники.
Хотя для внедрения в массовое производство необходимы дальнейшие испытания, исследование демонстрирует, как инженерная древесина может обеспечить «умный» функционал без зависимости от энергоемких систем, предлагая более простой путь к повышению энергоэффективности зданий.
Результаты работы в научном журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.